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Die Erfindung betrifft ein duales Pumpensystem für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Pumpensystem umfasst eine elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe und eine weitere Pumpe, welche dazu eingerichtet ist, von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben zu werden. Die Flügelzellenpumpe weist mehrere Flügel auf, die jeweils einen mit Druck beaufschlagbaren hinteren Flügelbereich aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Getriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe, mit einem vorgenannten Pumpensystem sowie ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe.
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Unter einem dualen Pumpensystem ist nachfolgend ein Hydrauliksystem zu verstehen, welches zwei Pumpen aufweist. Duale Pumpensysteme der vorstehend genannten Art sind bekannt und kommen insbesondere in Automatikgetrieben und in Getrieben von Hybridfahrzeugen zum Einsatz, wobei die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe und die weitere Pumpe kombiniert eingesetzt werden, um Öl innerhalb des Getriebes mit vorgesehenen Drücken zu fördern. Flügelzellenpumpen werden dabei aufgrund ihres relativ hohen Wirkungsgrads bevorzugt eingesetzt. Die weitere Pumpe kann sowohl eine Pumpe mit veränderlichem als auch mit konstantem Verdrängungsvolumen pro Pumpenumdrehung sein, z.B. ebenfalls eine Flügelzellenpumpe, eine Gerotorpumpe oder eine Innenzahnradpumpe. Die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe ermöglicht, einen vorgesehenen hydraulischen Druck aufrechtzuerhalten, wenn der Verbrennungsmotor still steht und die weitere Pumpe nicht angetrieben wird, z.B. in sogenannten „Start-Stopp“- oder „Segel“-Modi. Weiterhin kann die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe die weitere Pumpe in bestimmten Betriebspunkten unterstützen und die weitere Pumpe kann kleiner dimensioniert werden. Ferner ermöglicht die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe eine Motor-Start-Stopp-Automatik im Rollen sowie eine Zusatzkühlung des Getriebes. Aufgrund ihres relativ niedrigen Wirkungsgrads werden elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpen jedoch so wenig wie möglich zur Unterstützung der weiteren Pumpe eingesetzt.
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Die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe umfasst einen Stator, innerhalb welchem ein exzentrisch gegenüber dem Stator gelagerter Rotor drehbar ist. Der Rotor kann durch einen Elektromotor angetrieben werden und umfasst mehrere in Umfangsrichtung verteilte radial verlaufende Schlitze, in denen Flügel radial verschiebbar angeordnet sind. Dreht sich der Rotor, so werden die Flügel durch die entstehenden Zentrifugalkräfte radial nach außen gedrückt und berühren eine Innenwand des Stators, wodurch ein Ansaugen und Verdrängen von Flüssigkeit ermöglicht wird. Der hintere Flügelbereich, das heißt der radial innen liegende Bereich der Flügel, kann mit Druck beaufschlagt werden, wodurch die Flügel nach außen gegen die Innenwand des Stators gedrückt werden. Dieser Druck wird typischerweise von der Flügelzellenpumpe selbst erzeugt, indem eine Druckseite der Pumpe hydraulisch mit den hinteren Flügelbereichen der Flügel verbunden ist.
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Problematisch ist, dass bei einer Flügelzellenpumpe ohne Zwangsführung die Flügel ohne Druckbeaufschlagung bzw. bei Stillstand der Flügelzellenpumpe zumindest teilweise radial nach innen einfallen können. Es sind oft relativ hohe Drehzahlen notwendig, damit die Flügel über die Fliehkraft wieder nach außen gedrückt werden. Die elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpen können jedoch zumindest beim Anfahren des Elektromotors nur mit relativ niedrigen Drehzahlen betrieben werden, so dass während ihres Anlaufens kein oder nur wenig Öl gefördert bzw. Druck aufgebaut. Einen solchen Zustand zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten, z.B. durch Erhöhen der Drehzahl der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe, ist kompliziert und zeitaufwendig und kann sich z.B. nachteilig auf die Sicherstellung einer ausreichenden Ölversorgung, auf die Schaltdynamik oder die Schaltqualität auswirken.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein duales Pumpensystem, ein Getriebe und Verfahren zum Betreiben einer elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine erhöhte Ölförderung und Druckerzeugung während des Anfahrens der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße duale Pumpensystem umfasst zusätzlich zu den eingangs genannten Merkmalen eine erste Druckversorgung der hinteren Flügelbereiche, wobei die erste Druckversorgung dazu eingerichtet ist, die hinteren Flügelbereiche mit einem von der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe erzeugten Druck zu beaufschlagen. Weiterhin ist eine zweite Druckversorgung der hinteren Flügelbereiche vorgesehen, wobei die zweite Druckversorgung dazu eingerichtet ist, die hinteren Flügelbereiche mit einem von der weiteren Pumpe erzeugten Druck zu beaufschlagen. Ferner ist das Pumpensystem dazu eingerichtet, die hinteren Flügelbereiche mittels der ersten Druckversorgung und der zweiten Druckversorgung mit Druck zu beaufschlagen.
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Die erste Druckversorgung kann beispielsweise eine Hydraulikleitung umfassen, welche einen Druckausgang der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe oder eine mit diesem Druckausgang verbundene Druckleitung mit den hinteren Flügelbereichen verbindet.
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Die zweite Druckversorgung kann beispielsweise eine Hydraulikleitung umfassen, welche einen Druckraum, einen Druckausgang der weiteren Pumpe oder eine mit diesem Druckausgang verbundene Hydraulikleitung mit den hinteren Flügelbereichen der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe oder mit einer Hydraulikleitung verbindet, welche mit einem Druckausgang der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe verbunden ist.
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Um die hinteren Flügelbereiche der elektrisch angetriebenen Flügelzellenpumpe mittels der ersten Druckversorgung und der zweiten Druckversorgung mit Druck zu beaufschlagen kann das duale Pumpensystem eine dafür geeignete Steuerungseinheit aufweisen.
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Ferner kann das Pumpensystem ein Systemventil und mehrere Hydraulikkreisläufe aufweisen, wobei das Systemventil dazu eingerichtet ist, die Hydraulikkreisläufe mittels von der weiteren Pumpe geförderten Hydrauliköls unter vorgesehenen Drücken zu speisen, und das Pumpensystem dazu eingerichtet ist, eine Druckverbindung zwischen wenigstens einem der Hydraulikkreisläufe und den hinteren Flügelbereichen der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe herzustellen. Bei dem Systemventil kann es sich beispielsweise um ein Wegeventil oder ein Proportionalventil handeln, womit wahlweise wenigstens einer der Hydraulikkreisläufe mit dem Ausgangsdruck der weiteren Pumpe beaufschlagt wird, vorzugsweise mit unterschiedlichen Drücken und Volumenströmen. Sind beispielsweise ein primärer, ein sekundärer und ein tertiärer Hydraulikkreislauf vorgesehen, welche mittels der weiteren Pumpe und mittels des Systemventils jeweils mit einem primären, einem sekundären bzw. einem tertiären Druck beaufschlagt werden können, so können die genannten Drücke abgegriffen und den hinteren Flügelbereichen der Flügelzellenpumpe der EZÖP zugeführt werden. Weiterhin kann auch jeder weitere Druck, welcher durch die weitere Pumpe erzeugt wird, den hinteren Flügelbereichen der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe zugeführt werden, z.B. ein Reduzierdruck, ein Aktuatoransteuerdruck, ein Schmierdruck oder ein Kühlervorlaufdruck.
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Das erfindungsgemäße duale Pumpensystem macht sich zu Nutze, dass die weitere Pumpe vorstehend beschriebene Drücke erzeugen kann, wenn sie betrieben wird. Mit diesen Drücken können die hinteren Flügelbereiche der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe mittels der zweiten Druckversorgung beaufschlagt werden. Wenn die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe vor oder während ihres Anfahrens aufgrund ihrer eingefallenen Flügel noch gar keinen oder zumindest nicht ausreichend Druck erzeugt, reicht die erste Druckversorgung in der Regel nicht aus, um die Flügel der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe radial nach außen an eine durch die Innenwand des Stators der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe gebildete Hubkontur zu drücken. In diesem Fall kann die zweite Druckversorgung die erste Druckversorgung unterstützen und mit den hinteren Flügeln verbunden werden. Dabei kann der Druck der weiteren Pumpe genutzt werden, um den zu niedrigen Druck der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe zu kompensieren. Auf diese Weise kann bereits während des Anfahrens der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe ermöglicht werden, dass deren Flügel nach außen gedrückt werden und die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe während des Anfahrens einen höheren Volumenstrom fördern sowie einen höheren Druck erzeugen kann.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpensystems weist ein Rückschlagventil auf, welches dazu eingerichtet ist, einen Druckausgang der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe in eine Richtung derart zu verschließen, dass der von der weiteren Pumpe erzeugte Druck den Druckausgang nicht passieren kann. Das Rückschlagventil kann beispielsweise in einer Hydraulikleitung stromabwärts hinter dem Druckausgang der elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe und vor einem Abgriff bzw. Druckanschluss für die erste Druckversorgung angeordnet sein. Das Rückschlagventil ermöglicht, die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe vor zu vermeidendem Antrieb durch die weitere Pumpe zu schützen, was eine Leckage und schädige Überdrücke verursachen könnte.
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Das Rückschlagventil kann innerhalb eines Gehäuses der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe angeordnet sein. Damit ist das Rückschlagventil ein Bestandteil der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe und ermöglicht auf besonders einfache Weise die Integration der ersten Druckversorgung in die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe, da der Abgriff bzw. der Druckanschluss für die erste Druckversorgung nicht nach außen geführt ist, sondern innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Wenn das Rückschlagventil nicht innerhalb der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe untergebracht ist, oder aus sonstigen Gründen eine interne Druckrückführung zu den hinteren Flügelbereichen der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe nicht möglich ist, dann muss der Abgriff bzw. Druckanschluss für die erste Druckversorgung nach außen geführt werden. Die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe hätte dann zumindest drei Anschlüsse, nämlich einen Sauganschluss, einen Druckausgang und einen Abgriff bzw. einen Druckanschluss für die erste Druckversorgung. Wenn das Rückschlagventil innerhalb des Gehäuses der Flügelzellenpumpe angeordnet ist, kann der Abgriff bzw. Druckanschluss für die erste Druckversorgung entfallen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Pumpensystem, z.B. mittels einer dafür eingerichteten Steuereinheit, dazu eingerichtet sein, die zweite Druckversorgung vor einer bevorstehenden Aktivierung der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe zu aktivieren. Unter dem Aktivieren der zweiten Druckversorgung ist dabei zu verstehen, dass diese die hinteren Flügelbereiche der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe mit einem von der weiteren Pumpe erzeugten Druck beaufschlägt, wobei die Aktivierung zeitlich vor der Aktivierung der Flügelzellenpumpe erfolgt. Unter der Aktivierung der Flügelzellenpumpe ist hierbei zu verstehen, dass diese in Betrieb genommen wird, wobei die Flügelzellenpumpe vor Erreichen eines beabsichtigten Betriebspunktes zunächst anfährt. Um die beschriebene zeitliche Abfolge der Aktivierungen zu ermöglichen, kann das hydraulische System beispielsweise ein schaltbares System, z.B. mit einem hydraulischen Magnetventil, aufweisen. Mit anderen Worten ist das Pumpensystem dazu eingerichtet, die hinteren Flügelbereiche mit dem von der weiteren Pumpe erzeugten Druck zu beaufschlagen, bevor die Flügelzellenpumpe betrieben wird, wobei der Zeitpunkt der Beaufschlagung derart gewählt ist, dass die Flügel vor dem Aktivieren der Flügelzellenpumpe mittels der Druckbeaufschlagung weitestgehend radial nach außen gedrückt worden sind. Diese Ausführungsform ermöglicht eine aktuierte, das heißt durch einen Aktuator, z.B. ein Magnetventil oder eine andere Druckstelleinrichtung, und frei einstellbare Druckbeaufschlagung der hinteren Flügelbereiche der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe. Damit kann eine Zusatzleckage, welche durch die Beaufschlagung der hinteren Flügelbereiche zwangsläufig entsteht, bei Nichtbetrieb der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe reduziert oder abgestellt werden.
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Steht beispielsweise im Start-Stopp-Modus ein Abschalten des Verbrennungsmotors bevor und soll die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe die Hydrauliköl- Druckversorgung des Getriebes übernehmen, so kann bereits vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors die zweite Druckversorgung mit den hinteren Flügelbereichen verbunden werden. Durch den noch laufenden Verbrennungsmotor wird die weitere Pumpe betrieben und fördert einen ausreichenden Druck, um die Flügel der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe nach außen zu drücken. Die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe kann noch vor Abschalten des Verbrennungsmotors angefahren werden, wobei die Flügelzellenpumpe durch die Beaufschlagung ihrer hinteren Flügelbereiche mit Druck der weiteren Pumpe bereits von Anfang an Druck erzeugen und eine unterbrechungsfreie Druckversorgung des Getriebes ermöglicht werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Pumpensystem ein Schaltventil auf, welches dazu eingerichtet ist, die hinteren Flügelbereiche mit einem Druck zu beaufschlagen, welcher innerhalb eines Hydraulikkreises vorherrscht, in welchen die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe fördern kann. Bei dem Schaltventil kann es sich beispielsweise um ein Wegeventil handeln, an welchem eingangsseitig der Ausgangsdruck der Flügelzellenpumpe anliegt. Ausgangsseitig können beispielsweise die vorstehend beschriebenen Hydraulikleitungen anliegen, welche auch von der weiteren Pumpe mit Druck beaufschlagt werden können. Diese Ausführungsform ermöglicht insbesondere eine Auswahl treffen zu können, welcher der Hydraulikkreisläufe die hinteren Flügelbereiche der Flügelzellenpumpe mit Druck beaufschlägt.
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In diesem Zusammenhang ist weiterhin vorgesehen, dass das Schaltventil dazu eingerichtet ist, die hinteren Flügelbereiche zu entlüften, wenn die elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe nicht betrieben wird. Hierzu kann das Schaltventil beispielsweise ausgangsseitig mit einem drucklosen Tank verbunden sein. Diese Weiterbildung leistet einen Beitrag, die Zusatzleckage, welche durch die Druckbeaufschlagung der hinteren Flügelbereiche zwangsläufig entsteht, bei nicht betriebener Flügelzellenpumpe zu reduzieren bzw. abzustellen.
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Ferner kann das erfindungsgemäße duale Pumpensystem ein Hydraulik-Steuergerät aufweisen, welches Elemente des Pumpensystems aufnimmt, welche nicht Teil der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe oder der weiteren Pumpe sind. Mit anderen Worten nimmt das Hydraulik-Steuergerät Elemente des Pumpensystems auf, welche außerhalb der elektrisch angetriebenen Flügelzellenpumpe oder der weiteren Pumpe angeordnet sind. Unter die genannten Elemente fallen insbesondere die vorstehend beschriebenen Systemventile, Schaltventile und Rückschlagventile. Das Hydraulik-Steuergerät kann beispielsweise ein Gehäuse umfassen, welches die genannten Elemente beherbergt. Diese Ausführungsform leistet einen Beitrag zu einer modularen Bauweise des Pumpensystems, welches in einem besonders einfachen Fall lediglich aus drei Bauteilgruppen besteht, nämlich der elektrisch antreibbaren Flügelzellenpumpe, der weiteren Pumpe und dem Hydraulik-Steuergerät. Eine solche modulare Bauweise ermöglicht einen besonders einfachen und schnellen Austausch der genannten Baugruppen.
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In einer weiteren Ausgestaltung des dualen Pumpensystems ist es möglich, dass das Pumpensystem ein weiteres Rückschlagventil aufweist, welches in einer hydraulischen Rückführungsleitung der Flügelzellenpumpe derart angeordnet ist, dass das Hydrauliköl zu einem zweiten Ende der Rückführungsleitung gelangen kann. Hierdurch ist der hintere Flügelbereich der Flügelzellenpumpe befüllbar und mit einem Druck beaufschlagbar, aber eine Strömung des Hydrauliköls vom zweiten Ende der Rückführungsleitung, und damit aus dem hinteren Flügelbereich heraus, in Richtung des restlichen hydraulischen Systems wird verhindert. Hierdurch kann vorteilhafterweise ein Entleeren des hinteren Flügelbereichs, bzw. der hinteren Flügelbereich verhindert werden, so dass dieser bzw. diese beim Anlaufen der Flügelzellenpumpe schneller mit einem Druck beaufschlagt werden können.
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Das erfindungsgemäße Getriebe, insbesondere Automatikgetriebe, eines Kraftfahrzeugs umfasst ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes duales Pumpensystem.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer elektrisch angetriebenen Flügelzellenpumpe eines dualen Pumpensystems für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs umfasst das Pumpensystem eine elektrisch antreibbare Flügelzellenpumpe, welche mehrere Flügel, die jeweils einen mit Druck beaufschlagbaren hinteren Flügelbereich aufweisen, und eine weitere Pumpe, welche dazu eingerichtet ist, von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben zu werden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die hinteren Flügelbereiche mit einem von der weiteren Pumpe erzeugten Druck beaufschlagt.
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Bezüglich Wirkungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Getriebes und Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen dualen Pumpensystem verwiesen.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung, in welcher gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Getriebe, welches ein erfindungsgemäßes duales Pumpensystem umfasst,
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2 einen Hydraulik-Schaltplan eines erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems zum Einsatz in einem Getriebe eines Fahrzeug nach 1, wobei hintere Flügelbereiche einer Flügelzellenpumpe mit Druck einer primären Hydraulikleitung beaufschlagt werden,
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3 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Rotors einer aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpe,
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4 einen Hydraulik-Schaltplan eines weiteren erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems zum Einsatz in einem Getriebe eines Fahrzeug nach 1, wobei hintere Flügelbereiche einer Flügelzellenpumpe mit Druck einer sekundären Hydraulikleitung beaufschlagt werden,
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5 einen Hydraulik-Schaltplan eines weiteren erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems zum Einsatz in einem Getriebe eines Fahrzeug nach 1, wobei eine zweite Druckversorgung unabhängig von einer ersten Druckversorgung einsetzbar ist,
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6 einen Hydraulik-Schaltplan eines weiteren erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems zum Einsatz in einem Getriebe eines Fahrzeug nach 1, wobei ein zusätzliches Schaltventil vorgesehen ist,
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7 einen Hydraulik-Schaltplan eines weiteren erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems zum Einsatz in einem Getriebe eines Fahrzeug nach 1, wobei ein zusätzliches Schaltventil mit Entlüftungsfunktion vorgesehen ist, und
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8 einen Hydraulik-Schaltplan eines weiteren erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems zum Einsatz in einem Getriebe eines Fahrzeug nach 1, wobei das duale Pumpensystem drei modulare Baugruppen umfasst.
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Das durch 1 gezeigte Fahrzeug 1 umfasst einen Antrieb in Form eines Verbrennungsmotors 2, welcher mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Automatikgetriebe 3, verbunden ist. Das Automatikgetriebe 3 weist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems 4 zur Druck-Versorgung des Getriebes 3 mit Hydrauliköl auf.
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Wie durch 2 gezeigt, umfasst ein Ausführungsbeispiel eines derartigen dualen Pumpensystems 4 ein erstes Pumpenmodul, welches in seiner Gesamtheit als elektrisch antreibbare Zusatzölpumpe (EZÖP) 5 bezeichnet wird. Die EZÖP 5 weist ein Gehäuse 6 auf, innerhalb welchem eine Flügelzellenpumpe 7 und ein die Flügelzellenpumpe 7 antreibender Elektromotor 8 angeordnet sind. Ein Eingang 9 der Flügelzellenpumpe 7 ist mit einem drucklosen Ölreservoir 10 verbunden, aus welchem die Flügelzellenpumpe 7 Hydrauliköl ansaugt und aus einem Druckausgang 11 der Flügelzellenpumpe 7 hinaus in eine interne hydraulische Druckleitung 12 der EZÖP 5 fördert. Die interne Druckleitung 12 führt zu einem äußeren Druckanschluss 13 der EZÖP 5, wobei an den äußeren Druckanschluss 13 eine erste hydraulische Verbindungsleitung 14 des dualen Pumpensystems 4 angeschlossen ist. Die Flügelzellenpumpe 7 ist dazu eingerichtet, vorgebbare Volumenströme an Hydrauliköl aus dem Ölreservoir 10 unter vorgebbaren Drücken in die erste Verbindungsleitung 14 zu fördern. Die interne Druckleitung 12 umfasst ein Rückschlagventil 15, welches Hydrauliköl in Richtung des äußeren Druckanschlusses 13 passieren lässt und den Weg für Hydrauliköl in Richtung des Druckausgangs 11 der Flügelzellenpumpe 7 verschließt.
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3 zeigt einen Teil eines Rotors 16 einer Flügelzellenpumpe 7, welche in dem Pumpensystem 4 nach 1 und 2 zum Einsatz kommen kann. Der Rotor 16 weist sich radial erstreckende Schlitze 17 auf, welche jeweils einen länglichen Flügel 18 radial beweglich aufnehmen. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist in 3 nur jeweils einer der Schlitze 17 und einer der Flügel 18 mit einem Bezugszeichen versehen. Ein radial nach innen orientiertes Ende der Flügel 18 bildet jeweils einen hinteren Flügelbereich 19 aus, welcher mit Druck beaufschlagt werden kann, um die Flügel 18 radial nach außen zu drücken. Für die genannte Druckversorgung bildet die Flügelzellenpumpe 7 vier hintere Druckräume 20 aus, welche mit dem Ausgangsdruck der Flügelzellenpumpe 7 beaufschlagbar sind.
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Wie aus 2 ersichtlich weist die Flügelzellenpumpe 7 ferner eine erste Druckversorgung 21 auf, welche eine hydraulische Rückführungsleitung 22 umfasst. Ein erstes Ende 23 der Rückführungsleitung 22 ist zwischen dem Rückschlagventil 15 und dem äußeren Druckanschluss 13 an die interne Druckleitung 12 angeschlossen. Ein zweites Ende 24 der Rückführungsleitung 22 ist mit den durch 3 gezeigten hinteren Druckräumen 20 der Flügelzellenpumpe 7 und dadurch mit den hinteren Flügelbereichen 19 der Flügelzellenpumpe 7 verbunden. Auf diese Weise ist die erste Druckversorgung 21 dazu eingerichtet, die hinteren Flügelbereiche 19 der Flügelzellenpumpe 7 mit einem Druck zu beaufschlagen, welcher in der internen Druckleitung 12 nach dem Rückschlagventil 15 und der ersten Verbindungsleitung 14 anliegt.
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Das duale Pumpensystem 4 umfasst weiterhin ein zweites Pumpenmodul 25 mit einer weiteren Pumpe 26 in Form einer Flügelzellenpumpe, welche durch den Verbrennungsmotor 2 aus 1 angetrieben wird (nicht durch 2 gezeigt) und in einem Gehäuse 27 des zweiten Pumpenmoduls 25 aufgenommen ist. Ein Eingang 28 der weiteren Pumpe 26 ist mit einem drucklosen Ölreservoir 29 verbunden, aus welchem die weitere Pumpe 26 Hydrauliköl ansaugt und aus einem Druckausgang 30 der weiteren Pumpe 26 hinaus in eine interne hydraulische Druckleitung 31 des zweiten Pumpenmoduls 25 fördert. Die interne Druckleitung 31 führt zu einem äußeren Druckanschluss 32 des zweiten Pumpenmoduls 25, wobei an den äußeren Druckanschluss 32 eine zweite hydraulische Verbindungsleitung 33 des dualen Pumpensystems 4 angeschlossen ist. Die weitere Pumpe 26 ist dazu eingerichtet, vorgebbare Volumenströme an Hydrauliköl aus dem Ölreservoir 29 unter vorgebbaren Drücken in die zweite Verbindungsleitung 33 zu fördern.
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Die weitere Pumpe 26 weist ferner eine interne Druckversorgung 34 auf, welche eine hydraulische Rückführungsleitung 35 umfasst. Ein erstes Ende 36 der Rückführungsleitung 35 ist zwischen dem Druckausgang 30 der weiteren Pumpe 26 und dem äußeren Druckanschluss 32 des zweiten Pumpenmoduls 25 an die interne Druckleitung 31 des zweiten Pumpenmoduls 25 angeschlossen. Ein zweites Ende 37 der Rückführungsleitung 35 ist mit nicht durch 2 gezeigten hinteren Flügelbereichen der weiteren Pumpe 26 verbunden, wobei dies in ähnlicher Weise wie durch 3 für die Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 gezeigt erfolgen kann. Auf diese Weise ist die interne Druckversorgung 34 dazu eingerichtet, die hinteren Flügelbereiche der weiteren Pumpe 26 mit einem Druck zu beaufschlagen, welcher in der internen Druckleitung 31 und der zweiten Verbindungsleitung 33 anliegt.
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Das duale Pumpensystem 4 umfasst weiterhin ein Systemventil 38 mit einem Eingang 39 und vier Ausgängen 40 bis 43. Der Eingang 39 des Systemventils 38 ist mit der zweiten Verbindungsleitung 33 verbindbar und der Ausgang 40 des Systemventils 38 ist mit einem Ölreservoir 44 verbindbar. In dem Ölreservoir 44 herrscht üblicherweise Umgebungsdruck, so dass man dieses auch als „entlüftet“ bezeichnet. Die EZÖP 5, das zweite Pumpenmodul 25 und das Systemventil 38 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit ein und demselben drucklosen Ölreservoir 10, 29, 44 verbunden. Ein erster Ausgang 41 des Systemventils 38 ist mit einem primären Hydraulikkreislauf 45 verbindbar, ein zweiter Ausgang 42 des Systemventils 38 ist mit einem sekundären Hydraulikkreislauf 46 verbindbar und ein dritter Ausgang 43 des Systemventils 38 ist mit einem tertiären Hydraulikkreislauf 47 verbindbar. Das Systemventil 38 ist dazu eingerichtet, einen von der weiteren Pumpe 26 in der internen Druckleitung 31 und in der zweiten Verbindungsleitung 33 erzeugten Druck je nach Volumenstromanforderung auf den primären Hydraulikkreislauf 45, den sekundären Hydraulikkreislauf 46 und den tertiären Hydraulikkreislauf 47 zu verteilen.
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In dem durch 2 gezeigten Ausführungsbeispiel verbindet das Systemventil 38 die zweite Verbindungsleitung 33 mit dem primären Hydraulikkreislauf 45 und ein Ende 48 der ersten Verbindungsleitung 14 ist mit dem primären Hydraulikkreislauf 45 verbunden. Der in dem primären Hydraulikkreislauf 45 anliegende Druck ist gleich dem Druck in der ersten Verbindungsleitung 14. Dieser Druck liegt ebenfalls in der internen hydraulischen Druckleitung 12 der EZÖP 5 zwischen dem äußeren Druckanschluss 13 und dem ersten Ende 23 der Rückführungsleitung 22 sowie in der Rückführungsleitung 22 selbst an. Somit ist das duale Pumpensystem 4 dazu eingerichtet, die hinteren Flügelbereiche der Flügelzellenpumpe 7 mit dem durch die zweite Pumpe 26 in dem primären Hydraulikkreislauf 45 erzeugten Druck zu beaufschlagen und bildet dadurch eine zweite Druckversorgung aus, welche die beschriebene Druckführung vom Druckausgang 30 der zweiten Pumpe 26 bis zu den hinteren Flügelbereichen 19 der Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 umfasst.
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In dem in 2 gezeigten dualen Pumpensystem 4 erfolgt die Beaufschlagung der hinteren Flügelbereiche 19 der Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 allein mittels der zweiten Druckversorgung. Die Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 steht noch still und ihre Flügel 18 können zumindest teilweise radial eingefallen sein. Dies hängt unter anderem von der räumlichen Anordnung der Pumpe und damit der Wirkrichtung der Schwerkraft ab. Die zweite Pumpe 26 wird durch den sich drehenden Verbrennungsmotor 2 des Fahrzeugs 1 betrieben und erzeugt in dem primären Hydraulikkreislauf 45 einen Druck, welcher über die erste Verbindungsleitung 14 des dualen Pumpensystems 4, die interne Druckleitung 12 und die Rückführungsleitung 22 der Flügelzellenpumpe 7 den hinteren Flügelbereichen 19 zugeführt wird. Die Flügel 18 werden durch diesen Druck radial nach außen gedrückt und berühren eine Innenwand 49 des durch 3 gezeigten Stators 50 der Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5, wodurch ein Ansaugen von Hydrauliköl aus dem Ölreservoir 10 und ein Verdrängen des Hydrauliköls aus der Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 ermöglicht wird.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems 4, welches sich von dem Pumpensystem nach 2 dadurch unterscheidet, dass ein Ende 48 der ersten Verbindungsleitung 14 nicht mit dem primären Hydraulikkreislauf 45, sondern mit dem sekundären Hydraulikkreislauf 46 verbunden ist, dessen Druck für eine Druckbeaufschlagung der hinteren Flügelbereiche 19 der Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 genutzt werden kann.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems 4, wobei Unterschiede zu dem Pumpensystem nach 2 im Folgenden beschrieben werden. Die Flügelzellenpumpe 7 der ÖZP 5 weist eine erste Druckversorgung 21 auf, welche eine hydraulische Rückführungsleitung 22 umfasst, deren erstes Ende 23 mit der ersten Verbindungsleitung 14 und über diese mit dem primären Hydraulikkreislauf 45 verbunden ist. Vor dem ersten Ende 23 der Rückführungsleitung 22 ist ein hydraulisches Magnetventil 51 angeordnet, welches ein schaltbares System darstellt und dazu eingerichtet ist, einen aktuierten und frei einstellbaren Druck einzustellen, mit welchem die hinteren Flügelbereiche 19 der Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 beaufschlagt werden können. In dem durch 5 gezeigten Beispiel verbindet das Magnetventil 51 die hydraulische Rückführungsleitung 22 mit der ersten Verbindungsleitung 23, welche wiederum mit dem primären Hydraulikkreislauf 45 verbunden ist. Alternativ kann das Magnetventil 51 auch dazu eingerichtet sein, – ggfs. auch wieder über die erste Verbindungsleitung 14 – die hydraulische Rückführungsleitung 22 mit dem sekundären Hydraulikkreislauf 46 oder dem tertiären Hydraulikkreislauf 47 zu verbinden.
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Zwischen dem Magnetventil 51 und einem dem ersten Ende 23 gegenüberliegenden zweiten Ende 24 der hydraulischen Rückführungsleitung 22 ist ein zweites Rückschlagventil 52 angeordnet, welches optional vorgesehen sein kann und nicht unabdingbar für die Funktion des dualen Pumpensystems 4 ist. Das zweite Rückschlagventil 52 kann zudem prinzipiell auch in den 2, 4, 6, 7 und 8 in der jeweiligen hydraulischen Rückführungsleitung 22 vorgesehen sein. Das zweite Rückschlagventil 52 lässt Hydrauliköl in Richtung des zweiten Endes 24 und damit zu den mit Druck zu beaufschlagenden hinteren Flügelbereichen 19 passieren. Eine Rückströmung des Hydrauliköls vom zweiten Ende 24 zum ersten Ende 23 und damit in das restliche hydraulische System wird von dem zweiten Rückschlagventil 52 verhindert, da dieses in dieser Strömungsrichtung den Durchfluss sperrt. Das zweite Rückschlagventil 52 sollte unmittelbar benachbart zum zweiten Ende 24 angeordnet sein, d.h. es sollten sich keine weiteren hydraulischen Komponenten, Abzweigungen oder Anschlüsse zwischen dem zweiten Rückschlagventil 52 und dem zweiten Ende 24 befinden, durch welche das Hydrauliköl abfließen könnte.
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Hierdurch ist es theoretisch vorteilhafterweise möglich, den Druck im hinteren Flügelbereich 19 einzusperren, so dass dieser Druck auch anstehen würde, wenn die erste Verbindungsleitung 14 drucklos ist, d.h. wenn in dieser Umgebungsdruck herrscht. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das gesamte System abgeschaltet ist. Durch den eingesperrten Druck würden die Flügel 18 auch bei einem abgeschalteten System nach Außen gedrückt werden, was eine sofortige Förderung beim Anlaufen der Pumpe zur Folge hätte. Sollte sich der eingesperrte Druck im hinteren Flügelbereich 19 durch die real vorhandenen Spalte abbauen, so würde zumindest ein Leerlaufen des hinteren Flügelbereiches 19 erschwert werden. Hierdurch würde die Zeit verkürzt werden, welche benötigt wird, um den beim Stillstand des Systems leergelaufenen hinteren Flügelbereich 19 vor dem Druckaufbau zu befüllen, woraus auch eine verbesserte Spontanität der Förderung beim Anlaufen der Pumpe 7 resultieren würde. Theoretisch wäre es darüber hinaus auch denkbar, ein solches Rückschlagventil in der hydraulischen Rückführungsleitung 35 der Pumpe 26 vorzusehen, um auch hier das Entleeren des hinteren Flügelbereichs zu verhindern bzw. zu erschweren.
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Der Druckausgang 11 der Flügelzellenpumpe 7 bzw. die mit diesem verbundene interne Druckleitung 12 der EZÖP 5 ist im Gegensatz zu dem durch 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht mit der ersten hydraulischen Rückführungsleitung 22 verbunden.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems 4, wobei Unterschiede zu dem Pumpensystem nach 5 im Folgenden beschrieben werden. Der Druckausgang 13 der EZÖP 5.1 ist über eine dritte Verbindungsleitung 53 mit einem Eingang 54 eines Schaltventils 55 verbunden. Das erste Ende 23 der Rückführungsleitung 22 ist in dem dualen Pumpensystem 4 nach 6 mit der dritten Verbindungsleitung 53 verbunden. Ein erster Ausgang 56 des Schaltventils 55 kann mit dem primären Hydraulikkreislauf 45 verbunden werden und ein zweiter Ausgang 57 des Schaltventils 55 kann mit dem sekundären Hydraulikkreislauf 46 verbunden werden. Die Flügelzellenpumpe 7 der EÖZP 5 kann somit über das Schaltventil 55 wahlweise Hydrauliköl in den primären Hydraulikkreislauf 45 oder den sekundären Hydraulikkreislauf 46 fördern. Die genannten Hydraulikkreisläufe 45 und 46 werden ebenfalls mit Druck der weiteren Pumpe 26 beaufschlagt, so dass dieser Druck genutzt werden kann, um die hinteren Flügelbereiche 19 der Flügelzellenpumpe 7 mit Druck zu beaufschlagen.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems 4, wobei Unterschiede zu dem Pumpensystem 4 nach 6 im Folgenden beschrieben werden. Ein dritter Ausgang 58 des Schaltventils 55 kann mit einem drucklosen Ölreservoir 59 verbunden werden, bei welchem es sich wiederum um ein und dasselbe drucklose Ölreservoir 10, 29, 44 und 59 des dualen Pumpensystems 4 handeln kann. Somit ist das Schaltventil 55 dazu eingerichtet, während einer Stillstandsphase der EZÖP 5 die hinteren Flügelbereiche 19 der Flügelzellenpumpe 7 zu entlüften. Dadurch kann eine Zusatzleckage, welche durch eine Versorgung der hinteren Flügelbereiche 19 der Flügelzellenpumpe 7 zwangsläufig entsteht, bei Nichtbetreiben der Flügelzellenpumpe 7 der EZÖP 5 reduziert bzw. abgestellt werden.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dualen Pumpensystems 4, wobei Unterschiede zu dem Pumpensystem 4 nach 7 im Folgenden beschrieben werden. Das duale Pumpensystem 4 umfasst neben dem ersten Pumpenmodul in Form der EZÖP 5 und dem zweiten Pumpenmodul 25 ein drittes Modul in Form eines Hydraulik-Steuergeräts 60. Das Hydraulik-Steuergerät 60 nimmt das Systemventil 38 und das Schalt-Ventil 55 sowie die mit den genannten Ventilen 38, 55 verbundenen Hydraulik-Leitungen auf. Weiterhin ist das Rückschlagventil 15 gemäß dem dualen Pumpensystem nach 8 innerhalb des Hydraulik- Steuergeräts 60 und nicht innerhalb der EZÖP 5 angeordnet. Das duale Pumpensystem 4 umfasst demnach im Wesentlichen drei modulare Baugruppen, nämlich das erste Pumpenmodul 5, das zweite Pumpenmodul 25 und das Hydraulik-Steuergerät 60.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Verbrennungskraftmotor
- 3
- Automatikgetriebe
- 4
- duales Pumpensystem
- 5
- EZÖP
- 6
- Gehäuse
- 7
- Flügelzellenpumpe
- 8
- Elektromotor
- 9
- Eingang der Flügelzellenpumpe
- 10
- Ölreservoir
- 11
- Druckausgang der Flügelzellenpumpe
- 12
- interne Druckleitung der EZÖP
- 13
- äußerer Druckanschluss der EZÖP
- 14
- erste hydraulische Verbindungsleitung des dualen Pumpensystems
- 15
- Rückschlagventil
- 16
- Rotor
- 17
- Schlitz
- 18
- Flügel
- 19
- hinterer Flügelbereich
- 20
- hinterer Druckraum
- 21
- erste Druckversorgung
- 22
- hydraulische Rückführungsleitung
- 23
- erstes Ende der Rückführungsleitung
- 24
- zweites Ende der Rückführungsleitung
- 25
- zweites Pumpenmodul
- 26
- weitere Pumpe
- 27
- Gehäuse des zweiten Pumpenmoduls
- 28
- Eingang der weiteren Pumpe
- 29
- Ölreservoir
- 30
- Druckausgang der weiteren Pumpe
- 31
- interne hydraulische Druckleitung des zweiten Pumpenmoduls
- 32
- äußerer Druckanschluss des zweiten Pumpenmoduls
- 33
- zweite hydraulische Verbindungsleitung
- 34
- interne Druckversorgung
- 35
- hydraulische Rückführungsleitung
- 36
- erstes Ende der Rückführungsleitung
- 37
- zweites Ende der Rückführungsleitung
- 38
- Systemventil
- 39
- erster Eingang des Systemventils
- 40
- zweiter Eingang des Systemventils
- 41
- erster Ausgang des Systemventils
- 42
- zweiter Ausgang des Systemventils
- 43
- dritter Ausgang des Systemventils
- 44
- Ölreservoir
- 45
- primärer Hydraulikkreislauf
- 46
- sekundärer Hydraulikkreislauf
- 47
- tertiärer Hydraulikkreislauf
- 48
- ein Ende der ersten Verbindungsleitung
- 49
- Innenwand eines Stators
- 50
- Stator
- 51
- hydraulisches Magnetventil
- 53
- dritte Verbindungsleitung
- 54
- Eingang eines Schaltventils
- 55
- Schaltventil
- 56
- erster Ausgang des Schaltventils
- 57
- zweiter Ausgang des Schaltventils
- 58
- dritter Ausgang des Schaltventils
- 59
- Ölreservoir
- 60
- Hydraulik-Steuergerät
